Как начать работу с Arduino Uno: полное руководство для начинающих
Название Arduino является в настоящее время этаким «модным» словом для большинства радиолюбителей и всех, кто мало-мальски знаком с электроникой, поскольку данная платформа позволяет создавать электронные устройства быстро и дешево. Наличие обширного онлайн сообщества данной платформы делает ее идеальным выбором для тех, кто только начал свое знакомство с электроникой и программированием. Даже людям, не имеющим технического образования (а именно для таких она и была первоначально создана), освоить Arduino будет достаточно просто.
Почему так актуальна эта платформа? Как начать работу с ней? Как она может улучшить ваш стиль жизни? Все эти вопросы будут рассмотрены в данной статье. Для этого мы познакомимся с установкой среды Arduino IDE на ваш компьютер и загрузим в нее небольшую программу, реализующую мигание светодиода, который мы подключим к Arduino с использованием макетной платы.
Что такое Arduino
К сожалению некоторые начинающие радиолюбители считают Arduino микроконтроллером, но это не совсем так. Давайте попробуем разобраться что же это.
Arduino представляет собой платформу разработки с открытым исходным кодом, которая состоит из простого в использовании оборудования и среды программирования. Наиболее распространенным типом оборудования является Arduino UNO, а среда программирования называется Arduino IDE. Кроме Arduino UNO существует еще достаточно много аналогичных плат — Arduino Mega, nano, mini, но в данной статье в целях обучения мы будем использовать именно Arduino UNO. А Arduino IDE – это как раз та программная среда, с помощью которой мы будем программировать плату Arduino UNO.
Установка Arduino IDE
Прежде чем начать работу с Arduino необходимо установить среду программирования Arduino IDE на ваш компьютер/ноутбук. Все описанные далее шаги по установке данной программной среды будут ориентированы на операционную систему Windows, для остальных операционных систем последовательность действий будет примерно такой же. Если возникнут проблемы с другими системами, то помощь можно найти по следующим ссылкам – для пользователей Mac и пользователей Linux. Перед началом установки Arduino IDE убедитесь что вы обладаете правами администратора на вашем компьютере – это облегчит установку.
Шаг 1. Загрузите Arduino IDE с официального сайта — https://www.arduino.cc/download_handler.php.
Шаг 2. Запустите скачанный exe файл.
Шаг 3. В открывшемся окне кликните на “I Agree” чтобы согласиться с условиями лицензии Arduino.
Шаг 4. В окне опций установки отметьте все галочки (см. рисунок).
Шаг 5. На этом шаге необходимо выбрать место установки Arduino IDE. По умолчанию стоит путь установки в Program files на диске C – крайне рекомендуется оставить именно этот путь.
Шаг 6. На этом шаге вы можете наблюдать как Arduino IDE устанавливается на ваш компьютер (см. рисунок). После того как установка будет завершена нажмите кнопку “completed”.
Шаг 7. После завершения установки запустите на выполнение файл Arduino.exe. Откроется окно IDE с минимумом кода внутри него – см. рисунок.
Подключение вашей платы Arduino к компьютеру
После того как вы установили Arduino IDE на свой компьютер следующим логичным шагом будет подключение платы Arduino UNO к компьютеру. Чтобы сделать это просто используйте кабель для программирования (синего цвета) и соедините его с платой Arduino и USB портом вашего компьютера.
Синий кабель для программирования может выполнять следующие три функции:
- Он запитывает плату Arduino UNO, то есть чтобы обеспечить выполнение программ на ней необходимо просто запитать ее с помощью USB кабеля.
- Через него программируется микроконтроллер ATmega328, находящийся на плате Arduino UNO. То есть код программы пересылается из компьютера в микроконтроллер именно по этому кабелю.
- Он может функционировать в качестве кабеля для последовательной связи, то есть с его помощью можно передавать данные с Arduino UNO в компьютер – это полезно для целей отладки программы.
После того как вы подадите питание на плату Arduino UNO на ней загорится маленький светодиод – это свидетельствует о том, что на плату подано питание. Также вы можете заметить как мигает другой светодиод – это результат работы программы по управлению миганием светодиода, которая по умолчанию загружена в вашу плату ее производителем.
Поскольку вы подключаете плату Arduino в первый раз к компьютеру необходимо некоторое время чтобы драйвера для нее успешно установились. Чтобы проверить правильно ли все установилось и определилось откройте «Диспетчер устройств (Device manager)» на вашем компьютере.
В диспетчере устройств откройте опцию «Порты» “Ports (COM & LPT)”, кликните на ней и посмотрите правильно ли отображается там ваша плата.
При этом стоит отметить, что не стоит обращать внимание на то, какой номер порта отобразился у вашей платы Arduino – он может, к примеру, выглядеть как CCH450 или что то подобное. Этот номер порта просто определяется производителем платы и больше ни на что не влияет.
Если вы не можете в диспетчере устройств найти опцию “Ports (COM & LPT)”, то это означает, что ваша плата не корректно определилась компьютером. В большинстве случает это означает проблему с драйверами – по какой то причине они автоматически не установились для вашей платы. В этом случае вы должны будете вручную установить необходимые драйверы.
В некоторых случаях в указанной опции диспетчера устройств может отобразиться два COM порта для вашей платы и вы не будете знать какой из них правильный. В этой ситуации отключите и снова подключите плату Arduino к компьютеру – какой из COM портов при этом будет появляться и исчезать, значит тот и правильный порт.
Следует помнить о том, что номер COM порта будет изменяться при каждом новом подключении вашей платы к компьютеру – не пугайтесь, в этом нет ничего страшного.
Загрузка программы мигания светодиода
Теперь загрузим нашу первую программу в плату Arduino при помощи программной среды Arduino IDE, которую мы только недавно установили. Установленная Arduino IDE содержит несколько примеров программ, которые будут весьма полезны для начинающих. Давайте откроем один из этих примеров программ используя следующий путь File -> Examples -> Basics -> Blink (как показано на рисунке).
При этом откроется программа Blink – ее цель состоит в том чтобы заставить мигать встроенный светодиод на плате Arduino. После открытия программы нам необходимо выбрать правильную плату Arduino – чтобы сделать это выберите пункт меню Tool -> Boards -> Arduino UNO/Genuino как показано на рисунке ниже.
Далее мы должны выбрать правильный порт для нашей платы. Ранее мы увидели, что для нашей платы был определен порт COM13. В вашем случае это может быть другой порт. Но для нашего рассматриваемого случая мы должны выбрать пункт меню Tools -> Port -> COM13.
Если все сделано правильно, то вы должны заметить что номер порта (в нашем случае COM 13) появится внизу экрана. После этого вам необходимо нажать кнопку загрузки программы (подсвечена синим цветом) на плату Arduino как показано на рисунке ниже.
После нажатия этой кнопки вы увидите надпись “Compiling sketch” и затем, если загрузка программы прошла успешно, вы увидите сообщение “Done Uploading” как показано на рисунке ниже.
Если у вас на данном этапе возникают какие либо ошибки, не рассмотренные в данной статье, то вы их можете попробовать найти в статье про 10 самых распространенных ошибок при работе с Arduino.
Теперь попробуем написать программу, которая будет зажигать светодиод при нажатии кнопки.
Необходимые компоненты
- Плата Arduino Uno (купить на AliExpress).
- Кабель для программирования.
- Светодиод (любого цвета).
- Кнопка.
- Резистор 1 кОм.
- Макетная плата.
- Соединительные провода.
Схема соединений
Представлена на следующем рисунке.
Кнопку подсоединим ко второму контакту Arduino, то есть одним концом кнопка будет подсоединена ко второму контакту Arduino, а вторым – к земле. То есть всегда когда мы будем нажимать кнопку на второй контакт Arduino будет подаваться земля.
Светодиод подсоединен к контакту 3 через резистор 1 кОм. То есть катод светодиода подсоединен к земле, а анод – к контакту 3 Arduino через резистор.
Программирование Arduino
Теперь, когда необходимая нам схема собрана, мы можем начать программирование платы Arduino UNO. Полный текст программы будет приведен в конце статьи, в этом разделе будет дано объяснение некоторых участков кода этой программы.
В каждой программе для Arduino должны обязательно присутствовать две функции – это функции void setup () и void loop (), иногда их называют «абсолютным минимумом», необходимым для написания программы. Все операции, которые мы запишем внутри void setup (), исполнятся только один раз, а операции, которые мы запишем внутри void loop () – будут исполняться снова и снова. Пример этих функций показан в коде ниже – именно в таком виде они создаются когда вы выбираете пункт меню File -> New.
Как работать с arduino uno
The Arduino Uno hardware is straightforward. It has Input and output pins that are clearly labelled and easy to access. Likewise, every component on the board is organised in a very intuitive way. And to top it all off, we have access to the Arduino Uno datasheet, which details the layout of our development board.
So, why make this guide in the first place if Arduino Uno is so simple?
Well, It is usually the case that, for many budding innovators, Our first time around the Arduino Uno and its datasheet can be somewhat disconcerting.
But, there is good news.
The internet is teeming with resources to help us pull through this phase. And as luck would have it, this very post and its predecessors, happen to be one of these golden resources. This guide will make your first tango with your Uno a lot easier.
To that end, I recommend that you have a copy of the Arduino Uno datasheet near by. And more importantly, I highly recommend that you have your Arduino Uno development board with you as we go through this article together.
Without further delay, let us move on to the first component on our list.
The Microcontroller: The brains of the board
The microcontroller, or MCU, is the brains and core of our Arduino Uno. You can think of the microcontroller as a small computer, built into a single chip, which you can program to do certain tasks. In fact, the purpose of the rest of the board and its components, is to ensure that the microcontroller functions properly. As well as to provide a means to interconnect the microcontroller to other devices. Arduino Uno R3 boards come with a microcontroller called ATmega328P from Atmel.
USB Port: The Interface
We use the USB interface when uploading our sketches to our Arduino board. The interface is equipped with a type B USB connector. Secondly, our Arduino can use the USB interface to send and receive data to and from our PC during runtime. We can power our board through this port as well.
DC Power Port: Powering up our Arduino
The DC power port is dedicated to providing power to our board. It uses a 2.1×5.5mm DC female jack. We plugin a 7V – 12V DC power supply to this port. We can also connect a 9V battery to the DC port, using a DC barrel jack male adaptor and a 9V battery snap.
Pin Description: Arduino Uno Rev 3
The Pins on an Arduino Uno R3 board are primarily grouped into Digital pins, Analog pins and Power pins. Lets take a closer look.
Digital Input/Output (I/O) and PWM: Pins 0-13
There are 14 Digital input/output (I/O) pins on our Arduino Uno R3 board.They are labelled 0 to 13. We, the users, get to decide whether the digital pins will be used as input or output mediums when we connect them to other devices.
In input mode, we can connect a push button and detect when the button is pressed. In output mode, we can connect LEDs and turn them ON or OFF from our code. But this is just the beginning.
As we advance, we can use these pins to connect to the internet, control robots and even automate our homes
The digital pins can supply, and draw in 20mA of current, at 5V. This is enough to light up a standard 5mm LED, but it won’t drive an electric motor. If the current received or pulled from the digital I/O pins exceeds 40mA, then permanent damage can be done to our board.
Pins 3, 5, 6, 9, 10 and 11(all marked with a
) can be used for Pulse Width Modulation(PWM) output. We will talk about this in a future post.
Analog Inputs: Pins A0-A5
Our Arduino Uno R3 has six analog pins labelled A0 to A5. These pins are used to read from analog devices. They measure analog voltages in the range of 0V to 5V. It is worth mentioning that these pins can also be used as Digital I/O pins as well. Something to keep at the back of our in minds for when we need extra I/O pins.
Power Pins
We have two power pins dedicated to powering external circuits. The 5V power pin supplies regulated 5V, and the 3.3V pin supplies regulated of 3.3V. These pins can be used to power other circuits that are connected to our board as well as independent circuits, working in conjunction with our Arduino. Our board also comes with three GND pins.
Additionally, we have a pin marked Vin. This pin, together with a GND pin can be used to power our board in a similar way as the USB port and DC power jack that we discussed earlier.
AREF, IOREF & RESET PIN
The AREF pin is used to set the reference voltage for the analog input pins. The IOREF pin provides the logic reference voltage, it is connected to the 5 volts bus. Sending a signal to this pin does nothing. We then we have the reset pin. The reset pin will cause our microntroller to reboot if we bring the pin down to 0V(by connecting it to GND).
Reset Button
The reset button is located at the top right corner of our board. It reboots our Arduino, just like the reset pin. This button comes in handy when our board becomes unresponsive due to errors in our code.
LEDs: ON, TX & RX
These three LEDs show the status of our board. The ON LED tells us when our board is connected to power. The TX LED tells us when our board is transmitting data. And the RX LED indicates when our board is receiving data.
There is also a fourth L LED that is linked to pin 13. It is commonly refered to as the built in LED and It can be turned on or off using code.
Special Function Pins
Some pins have special dedicated capabilities. In addition to their default functions, Pin 0 (RX) and Pin 1(TX) are used for UART communication. Pin 10(SS), pin 11(MOSI) , pin 12(MISO) and pin 13 (SCK) are used for SPI communication. Lastly, Pin A4(SDA) and Pin A5(SLC) are used for TWI or I2C communication. Again, don’t worry about these for now, we will pick them up as we go.
In-circuit Serial Programmer(ICSP)
These pins provide and alternative way of programming the microcontroller on our Arduino board. We won’t be using these pins as beginners. Unless, maybe in the unlikely event that we need to restore a damaged bootloader.
Bootloader: Its actually software
The bootloader is actually a piece of software. Even so, I felt that I at least mention it here because of the pivotal role it plays in how our board functions. It is a small program, about 0.5 KB in size, and it tells our microcontroller what it should do next after powering up or after a reset. It comes pre-installed in the flash memory of every microcontroller on an Arduino Uno board. The bootloader allows us to upload code to our board via the USB Interface. Without it, we would need additional programming hardware to do this.
And that brings us to the end. I believe we can now find our way around our Arduino Uno board, as well as its datasheet, with ease.
Final Thoughts
I obviously do not expect anyone to memorise all of this information in one sitting. Feel free to bookmark this page. You can return to it every now and again for a refresher.
Also, I did not mention every component. I left out the voltage regulators, USB to serial converter, oscillator and so forth. We can use our board without knowledge of these components. We will talk about them later on, if we ever decide to build our own Arduino board.
The next article will look at the Arduino software. Until then, I hope to see you in the comments section. I would love to hear your feedback and your thoughts on how we can make this series even better.
Blog on Arduino Uno rev3
Arduino is an open source programmable circuit board that can be integrated into a wide variety of makerspace projects both simple and complex. This board contains a microcontroller which is able to be programmed to sense and control objects in the physical world. By responding to sensors and inputs, the Arduino is able to interact with a large array of outputs such as LEDs, motors and displays. Because of it’s flexibility and low cost, Arduino has become a very popular choice for makers and makerspaces looking to create interactive hardware projects.
How to Use an Arduino Uno?
Arduino Uno can detect the surroundings from the input. Here the input is a variety of sensors and these can affect its surroundings through controlling motors, lights, other actuators, etc. The ATmega328 microcontroller on the Arduino board can be programmed with the help of an Arduino programming language and the IDE (Integrated Development Environment). Arduino projects can communicate by software while running on a PC.
Hardware —
The hardware consists of an 8-bit Atmel AVR microcontroller or a 32-bit atmel ARM with complementary components to facilitate programming and incorporate into other circuits. Some shields communicate with the Arduino board directly over various pins, but many shields are individually addressable via an I²C serial bus, allowing many shields to be stacked and used in parallel. Official Arduino’s have used the mega AVR series of chips, specifically the ATmega8, ATmega168, ATmega328, ATmega1280, and ATmega2560. A handful of other processors have been used by Arduino compatibles.
Software:
The Arduino IDE is a cross-platform application written in Java, and is derived from the IDE for the Processing programming language and Wiring project. It is designed to introduce programming to artists and other newcomers unfamiliar with software development. It includes a code editor with features such as syntax highlighting, brace matching, and automatic indentation, and is also capable of compiling and uploading programs to the board with a single click. There is typically no need to edit makefiles or run programs on a command-line interface. The Arduino IDE comes with a C/C++ library called “Wiring”, which makes many common input/output operations much easier. Arduino programs are written in C/C++, although users only need to define two functions to make a run-able program:
· setup() — a function run once at the start of a program that can initialize settings.
· loop() — a function called repeatedly until the board powers off or reset.
Features of Arduino Uno Board
The features of Arduino Uno ATmega328 includes the following.
· The operating voltage is 5V
· The recommended input voltage will range from 7v to 12V
· The input voltage ranges from 6v to 20V
· Digital input/output pins are 14
· Analog i/p pins are 6
· DC Current for each input/output pin is 40 mA
· DC Current for 3.3V Pin is 50 mA
· Flash Memory is 32 K
· CLK Speed is 16 MHz
Arduino Uno Pin Diagram –
The Arduino Uno board can be built with power pins, analog pins, ATmegs328, ICSP header, Reset button, power LED, digital pins, test led 13, TX/RX pins, USB interface, an external power supply. The Arduino UNO board description is discussed below.
Input & Output
The 14 digital pins on the Arduino Uno can be used as input & output with the help of the functions like pinMode(), digitalWrite(), & Digital Read().
Pin1 (TX) & Pin0 (RX) (Serial): This pin is used to transmit & receive TTL serial data, and these are connected to the ATmega8U2 USB to TTL Serial chip equivalent pins.
Pin 2 & Pin 3 (External Interrupts): External pins can be connected to activate an interrupt over a low value, change in value.
Pins 3, 5, 6, 9, 10, & 11 (PWM): This pin gives 8-bit PWM o/p by the function of analogWrite().
SPI Pins (Pin-10 (SS), Pin-11 (MOSI), Pin-12 (MISO), Pin-13 (SCK): These pins maintain SPI-communication, even though offered by the fundamental hardware, is not presently included within the Arduino language.
Pin-13(LED): The inbuilt LED can be connected to pin-13 (digital pin). As the HIGH-value pin, the light emitting diode is activated, whenever the pin is LOW.
Pin-4 (SDA) & Pin-5 (SCL) (I2C): It supports TWI-communication with the help of the Wire library.
AREF (Reference Voltage): The reference voltage is for the analog i/ps with analogReference().
Reset Pin: This pin is used for reset (RST) the microcontroller.
Physical Characteristics
The physical characteristics of an Arduino board mainly include length and width. The printed circuit board of the Arduino Uno length and width are 2.7 X 2.1 inches, but the power jack and the USB connector will extend beyond the previous measurement. The board can be attached on the surface otherwise case with the screw holes.
Applications of Arduino Uno ATmega328
The applications of Arduino Uno include the following.
· Arduino Uno is used in Do-it-Yourself projects prototyping.
Гайд для новичков Arduino
На данной странице находится максимально подробный гайд по началу работы с Arduino, в котором можно найти ответы на все вопросы касательно установки, подключения и загрузки прошивки, а также по работе с моими проектами. Внимательно изучите гайд, прежде чем писать мне на почту или в нашу группу ВК, если у вас что-то не получается, тут есть ответы на все вопросы. Также прилагаю список уроков на этом сайте, где можно найти ещё больше базовой информации:
- Начало работы
- Работа с Arduino IDE
- Первая прошивка, ошибки, FAQ
- Питание платы
Arduino IDE
Arduino IDE – программа для написания и загрузки прошивки в плату, скачать можно с официального сайта вот здесь. Внимание! Перевод языка страницы в браузере ломает кнопки! На данный момент называется Legacy IDE (1.8.X), так как вышла новая IDE v2. Новичкам рекомендуется начать с версии 1.8.X.
Перед загрузкой вам предложат пожертвовать на развитие проекта, можно отказаться и нажать JUST DOWNLOAD (только скачать). Либо открываем прямую ссылку на загрузку версии 1.8.19 и сразу качаем файл.
Для работы рекомендуется компьютер с Winodws 7 или выше, либо Linux/MacOS
- Если у вас Windows XP, придётся установить версию 1.6.13 , более свежие версии будут очень сильно тормозить или не будут работать вообще. Есть ещё одна проблема: некоторые библиотеки не будут работать на старых версиях Arduino IDE, также не будет работать поддержка плат семейства esp8266, поэтому крайне рекомендуется обновить свой компьютер до Windows 7 или выше
- Установка на Linux из системного репозитория – читать тут
- Установка на MacOS – читать тут
Для старых версий Arduino IDE, а также для некоторых других программ, понадобится пакет Java JRE. Скачать можно с официального сайта для своей операционной системы.
Установка
Arduino IDE устанавливается как обычная программа, запускам и жмём далее далее далее…
Драйвер
Во время установки Arduino IDE программа попросит разрешения установить драйвера от неизвестного производителя, нужно согласиться на установку всего предложенного.
Обновление
Перед установкой новой версии нужно удалить старую. Ни в коем случае не удаляйте папку установленной IDE из Program Files, удалять нужно через “Установка и удаление программ“, либо запустив файл uninstall.exe из папки с установленной программой. Иначе установщик откажется устанавливать новую программу, так как в системе остались следы от старой. Решение этой проблемы описано в видео ниже. Вкратце о том, как удалить IDE вручную:
- Папка с программой
- C:\Program Files (x86)\Arduino\ (64-битная версия Windows)
- C:\Program Files\Arduino\ (32-битная версия Windows)
- Документы\Arduino\
- C:\Пользователи (или Users)\Ваш_пользователь\AppData\Local\Arduino15\
Удаляем следы из реестра:
- Открыть редактор системного реестра:
- Windows 10: Пуск/regedit
- Предыдущие: Пуск/Выполнить/regedit
- Инструкция для всех Windows
- В окне поиска пишем arduino\uninstall
- Поиск
Другие проблемы
- Если перестала запускаться Arduino IDE – удаляем файлик preferences.txt из C:\Пользователи (или Users)\Ваш_пользователь\AppData\Local\Arduino15\
Портативная версия
Вместо полной установки программы можно скачать архив с уже “установленной”, на странице загрузки он называется Windows ZIP file. Вот прямая ссылка на 1.8.19. Распаковав архив, получим портативную версию Arduino IDE, которую можно скинуть на флешку и использовать на любом компьютере без установки программы. Но понадобится установить драйвер CH341 для китайских плат, а также драйверы из папки с программой Arduino IDE (подробнее в следующем уроке). Возможно понадобится установить Java.
Работа на смартфоне
Писать и загружать прошивку через смартфон тоже можно, понадобится смартфон на Android и приложение ArduinoDroid . Также для тренировки и удобного редактирования скетчей можно использовать CppDroid , но загружать в плату она не умеет.
Первое подключение
Осмотр платы
- Замкнутые пины (вроде бы паяются китайцами вручную)
- Неприпаянная нога компонента
- “Торчащие” вверх или под углом компоненты типа резисторов и конденсаторов, припаянные только с одной стороны
- Компоненты со смещением
- “Сопля” между ногами компонента
Реакция на подключение питания
- При подключении USB загорается и горит светодиод PWR
- Если плата новая и на ней прошит загрузчик (он обязан быть прошит) – однократно мигает светодиод L
- Примечание: светодиоды могут быть любого цвета
- На новой плате прошито “мигание светодиодом”, поэтому светодиод L продолжит мигать один или два раза в секунду в зависимости от версии загрузчика
- При нажатии на кнопку сброса (RESET , единственная кнопка на плате) должен однократно мигнуть светодиод L , сигнализируя о завершении работы загрузчика.
Драйвер USB контроллера
CH341
В своих проектах я использую “Ардуино-совместимые” китайские платы, у которой для подключения по USB используется контроллер CH340/CH341. Чтобы он распознавался компьютером, нужно установить драйвер.
Скачать драйвер можно по ссылке:
- FTP сайта
- Яндекс.Диск
- Сайт driverslab
Запускаем и в появившемся окошке нажимаем INSTALL. Готово!
Если во время установки Arduino IDE вы по какой-то причине пропустили установку драйверов, то их можно установить вручную из папки с программой, расположенной по пути
- C/Program Files/Arduino/drivers (для 32-х разрядной системы)
- C/Program Files (x86)/Arduino/drivers (для 64-х разрядной системы).
- dpinst-x86.exe (для 32-х разрядной системы)
- dpinst-amd64.exe (для 64-х разрядной системы)
Драйвер CH341 для Mac можно скачать по ссылке с моего сайта , либо со страницы источника . Если у вас будут какие-то проблемы с OSX Sierra и выше, читайте вот эту статью .
Рекомендация от подписчика – устанавливать версию драйвера v1.4 вот отсюда
В Linux уже встроен необходимый драйвер, но Arduino IDE может отказаться с ним работать: Linux определяет ардуинку как устройство ttyUSB*, обычно это ttyUSB0 (это можно узнать командой dmesg в терминале), то есть в системе появляется интерфейс /dev/ttyUSB0. Чтобы с ним работать, нужны права доступа. Читать и писать на устройство /dev/ttyUSB0 имеет пользователь root и пользователи группы dialout. Работы с правами суперпользователя лучше избегать, поэтому следует занести своего пользователя в группу dialout. Это можно сделать следующей командой (обратите внимание, команда whoami в обратных кавычках)
sudo usermod -a -G dialout `whoami`
После этого нужно перелогиниться. Дальше запускаем Arduino IDE и в меню «Инструменты/Порт» ставим галочку напротив /dev/ttyUSB0.
Вся информация по работе с IDE на данной ОСи есть вот в этой статье
FT232
На оригинальных Arduino Nano стоит USB контроллер производства FTDI – FT232, драйвер для всех версий ОС можно скачать с официального сайта (прямая ссылка на инсталлятор для Windows) . Некоторые очень редкие китайцы паяют на свои Наны поддельные FTDI контроллеры, которые буквально выходят из строя после некоторых обновлений Windows. Если вам достался такой экземпляр (я никогда не даю ссылки на такие поделки) – подробности по ситуации читайте здесь . Как восстановить контроллер и сделать рабочий драйвер – читайте здесь .
CP2102
На некоторые Arduino-совместимые платы китайцы ставят контроллер USB CP2102. Драйвер на него в большинстве случаев уже есть в системе (на Linux точно есть), если не работает – скачать можно с официального сайта .
- Прямая ссылка на драйвер для Windows всех версий
- Прямая ссылка на драйвер для Mac OS
На Windows установка производится следующим образом: достаём из архива и
Настройка и прошивка
Подключение платы
Плата подключается к компьютеру по USB, на ней должны замигать светодиоды. Если этого не произошло:
- Неисправен USB кабель
- Неисправен USB порт компьютера
- Неисправен USB порт Arduino
- Попробуйте другой компьютер, чтобы исключить часть проблем из списка
- Попробуйте другую плату (желательно новую), чтобы исключить часть проблем из списка
- На плате Arduino сгорел входной диод по линии USB из-за короткого замыкания, устроенного пользователем при сборке схемы
- Плата Arduino сгорела полностью из-за неправильного подключения пользователем внешнего питания или короткого замыкания
Компьютер издаст характерный сигнал подключения нового оборудования, а при первом подключении появится окошко “Установка нового оборудования”. Если этого не произошло:
- См. предыдущий список неисправностей
- Кабель должен быть data-кабелем, а не “зарядным”
- Кабель желательно втыкать напрямую в компьютер, а не через USB-хаб
- Не установлены драйверы Arduino (во время установки IDE или из папки с программой), вернитесь к установке.
В списке портов (Arduino IDE/Инструменты/Порт) появится новый порт, обычно COM3. Если этого не произошло:
- См. предыдущий список неисправностей
- Некорректно установлен драйвер на USB контроллер Arduino
- Переверните плату и найдите “узкую” микросхему. Если на ней написано CH341 – ставим драйвер по инструкции выше
- Если написано FT232R – опять же инструкция выше
- Если ничего не написано – открываем “Диспетчер устройств”, смотрим блок “Другие устройства”. Если при подключении платы к компьютеру там появляется FT232R USB UART – смотрим инструкцию выше
Выбор и настройка платы (Arduino NANO)
- Выбираем соответствующую плату в Инструменты\Плата\ Большинство моих проектов сделаны на Arduino Nano. Если вы используете Nano:
- В микроконтроллер китайских плат зашит “старый” загрузчик, поэтому выбираем Инструменты\Процессор\ATmega328p (Old Bootloader). Если вам по какой-то причине пришлют платы с новым загрузчиком – прошивка не загрузится (будет минутная загрузка и ошибка), можно попробовать сменить пункт Процессор на ATmega328p
Загрузка прошивки
“Загрузка” прошивки происходит в два этапа – компиляция и непосредственно загрузка в микроконтроллер. Компиляция – проверка кода на наличие ошибок, её можно запустить, нажав кнопку с символом галочки в верхнем меню программы. Компилировать код можно даже не подключая плату к компьютеру! При нажатии на кнопку с символом стрелочки начнётся компиляция, а затем загрузка скомпилированного кода в плату.
Вставьте следующий код с полной заменой содержимого в IDE и загрузите его. Должен начать мигать светодиод на плате, это означает что все программы настроены верно и можно переходить к работе!
Примечание: данный код является универсальным для всех Arduino-совместимых плат
ESP8266 (Wemos, NodeMCU)
ESP8266 – микроконтроллер с WiFi на борту, на его базе сделаны платы Wemos D1 mini, NodeMCU и другие.
- Читайте вводный урок по esp8266.
- На популярных платах Wemos и NodeMCU стоит бортовой USB и CH340 или CP2102 (обычно это указано на странице товара).
- Установка драйверов описана выше на этой странице.
Для работы с esp8266 нужно добавить поддержку плат в Arduino IDE:
- Arduino IDE/Файл/Настройки/
- В окошко “Дополнительные ссылки…” Вставить
- http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json
- Нажать ОК
- Arduino IDE/Инструменты/Плата/Менеджер плат… Начать вводить в поиске “esp”. Выбрать и установить ESP8266 boards
- Рекомендуемая версия – 2.7.4, на более высоких пока что наблюдаются проблемы с совместимостью
- NodeMCU – NodeMCU 1.0
- Wemos Mini – LOLIN Wemos D1 R2 & mini
- Или другую согласно своей конфигурации
ESP32
- На плате стоит бортовой USB и CH340 или CP2102 (обычно это указано на странице товара).
- Установка драйверов описана выше на этой странице.
- Arduino IDE/Файл/Настройки/
- В окошко “Дополнительные ссылки…” Вставить
- https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_index.json
- Нажать ОК
- Arduino IDE/Инструменты/Плата/Менеджер плат… Начать вводить в поиске “esp”. Выбрать и установить esp32
- В списке плат Инструменты/Плата/ появится семейство плат на esp32. Выбираем плату согласно купленной модификации
- Выбираем порт, к которому подключена плата
Digispark
- Читайте вводный урок по Digispark.
- Подключение к ПК по USB (реализован программно)
- Нужно установить специальный драйвер, скачать можно на официальном GitHub проекта (в разделе Релизы, вот прямая ссылка на архив), либо с моего FTP . Драйвера есть для Win, MacOS и Linux.
- Пользователям Linux читать здесь
- Arduino IDE/Файл/Настройки/
- В окошко “Дополнительные ссылки…” Вставить
- http://digistump.com/package_digistump_index.json
- или https://raw.githubusercontent.com/digistump/arduino-boards-index/master/package_digistump_index.json
LGT8F328
LGT8F328 – китайский клон ATmega328
- Читайте вводный урок по lgt8f328.
- Может понадобиться драйвер (прямая ссылка на архив)
Для работы с LGT8F328 нужно добавить поддержку плат в Arduino IDE:
- Запустить Arduino IDE, перейти в Файл/Настройки/
- В окошко “Дополнительные ссылки…” Вставить
- https://raw.githubusercontent.com/dbuezas/lgt8fx/master/package_lgt8fx_index.json
- Нажать ОК
- Перейти в Инструменты/Плата/Менеджер плат… Начать вводить в поиске “lgt8”. Выбрать и установить LGT8fx Boards
- Теперь в списке плат Инструменты/Плата/ появится семейство плат Logic Green… Выбираем свою плату
“Голые” МК
Для начала рекомендуется изучить вот эти два урока: первый и второй . У проектов на базе голого микроконтроллера есть два варианта:
- Если проект основан на ATmega328 (Arduino Nano/Mini) и на плате есть источник тактирования на 16 МГц (резонатор), то микроконтроллер можно просто перепаять с Arduino и загружать прошивку через внешний USB-TTL переходник, как на Arduino Pro Mini. Либо загрузить прошивку, и потом перепаивать – всё будет работать.
- Если источника тактирования нет – так делать нельзя! Сначала нужно настроить МК на внутреннее тактирование, подключив ISP программатор к плате Arduino и выбрав внутренний источник тактирования в настройках ядра. Подробнее читайте в уроке.
Установка библиотек
Библиотека – несколько файлов с кодом, облегчающим работу с датчиками и другими модулями. К моим проектам библиотеки идут в архиве (об этом ниже). Рассмотрим все способы загрузки и установки библиотек.
Менеджер библиотек
Большинство Ардуино-библиотек можно установить автоматически из встроенного в программу менеджера библиотек:
- Скетч/Подключить библиотеку/Управлять библиотеками…
- Комбинация клавиш Ctrl+Shift+I
Нужную библиотеку можно найти в поиске по названию и нажать Установка, библиотека будет автоматически установлена в папку с библиотеками. Arduino IDE проверяет обновления библиотек при запуске и предложит обновиться, если найдёт обновления.
Скачивание с GitHub
Не все существующие библиотеки есть в менеджере библиотек и скачать их можно только с GitHub. Есть два способа: скачать весь репозиторий и скачать релиз. Весь репозиторий со всеми “лишними” служебными файлами можно скачать одним архивом вот так, нажав Code/Download ZIP
Если у библиотеки есть релизы – справа будет отмечен последний (свежий) релиз. Нажимаем на него:
И в новом окне нажимаем Source code (zip) – начнётся загрузка архива. Скачивание релиза более предпочтительно, так как содержит только файлы библиотеки.
В обоих случаях библиотека скачается как .zip архив.
Автоматическая установка
Скачанный .zip архив можно установить в автоматическом режиме через Скетч/Подключить библиотеку/Добавить .ZIP библиотеку… В открывшемся окне выбрать скачанный архив, библиотека будет установлена по указанному в настройках пути.
Ручная установка
Для начала нужно распаковать архив (стандартный архиватор Windows или WinRAR). Чтобы Arduino IDE смогла использовать библиотеку, нам нужно положить её туда, где программа будет её искать. Таких мест три (на примере Windows):
- Документы/Arduino/libraries/
- Папка с программой/libraries/
- C/Program Files/Arduino/libraries/ (Windows 32)
- C/Program Files (x86)/Arduino/libraries/ (Windows 64)
- В портативной версии IDE желательно держать библиотеки в Папка с программой/libraries
Рекомендуется держать все библиотеки в одном месте, чтобы не было путаницы. Лично я устанавливаю все библиотеки в папку с программой (в Program Files), но для этого могут потребоваться права администратора (зависит от версии и настроек Windows). Если у вас возникли с этим проблемы – устанавливайте в Документы/Arduino/libraries/. На скриншотах показана установка скачанной с GitHub библиотеки в папку с программой и в документы. Ставить нужно в одно место, я просто показываю оба варианта.
Ошибки компиляции
Возникает на этапе сборки и компиляции прошивки. Ошибки компиляции вызваны проблемами в коде прошивки, то есть проблема сугубо программная. Слева от кнопки “загрузить” есть кнопка с галочкой – проверка. Во время проверки производится компиляция прошивки и выявляются ошибки, если таковые имеются. Ардуино в этом случае может быть вообще не подключена к компьютеру.
- В некоторых случаях ошибка возникает при наличии кириллицы (русских букв) в пути к папке со скетчем. Решение: завести для скетчей отдельную папочку в корне диска с английским названием.
- В чёрном окошке в самом низу Arduino IDE можно прочитать полный текстошибки и понять, куда копать
- В скачанных с интернета готовых скетчах часто возникает ошибка с описанием <название файла>.h no such file or directory. Это означает, что в скетче используется библиотека <название файла>, и нужно положить её в Program Files/Arduino/libraries/. Ко всем моим проектам всегда идёт папочка с использованными библиотеками, которые нужно установить. Также библиотеки всегда можно поискать в гугле по <название файла>.
- При использовании каких-то особых библиотек, методов или функций, ошибкой может стать неправильно выбранная плата в “Инструменты/плата“. Пример: прошивки с библиотекой Mouse.h или Keyboard.h компилируются только для Leonardo и Micro.
- Если прошивку пишете вы, то любые синтаксические ошибки в коде будут подсвечены, а снизу в чёрном окошке можно прочитать более детальное описание, в чём собственно косяк. Обычно указывается строка, в которой сделана ошибка, также эта строка подсвечивается красным.
- Иногда причиной ошибки бывает слишком старая, или слишком новая версия Arduino IDE. Читайте комментарии разработчика скетча.
- Ошибка недостаточно свободного места возникает по вполне понятным причинам. Оптимизация: статическая память – память, занимаемая кодом (циклы, функции). Динамическая память занята переменными.
Частые ошибки в коде, приводящие к ошибке компиляции
- …no such file or directory – компилятор не может найти файл, который используется в коде. Чаще всего это библиотека, которую не установили или установили неправильно
- expected ‘,’ or ‘;’ – пропущена запятая или точка запятой на предыдущей строке
- stray ‘\320’ in program – русские символы в коде
- expected unqualified-id before numeric constant – имя переменной не может начинаться с цифры
- … was not declared in this scope – переменная или функция используется, но не объявлена. Компилятор не может её найти
- redefinition of … – повторное объявление функции или переменной
- storage size of … isn’t known – массив задан без указания размера
Ошибки загрузки
Возникает на этапе, когда прошивка собрана, скомпилирована, в ней нет критических ошибок, и производится загрузка в плату по кабелю. Ошибка может возникать как по причине неисправностей железа, так и из-за настроек программы и драйверов.
- Если неправильно выбран COM порт – прошивка не загрузится с ошибкой avrdude: ser_open(): can’t open device. Вернитесь к пункту “Выбор и настройка платы” этого урока и убедитесь в том, что выбор порта активен и при подключении платы появляется новый.
- Большинство проблем при загрузке, вызванных “зависанием” ардуины или загрузчика, лечатся полным отключением Ардуины от питания. Потом вставляем USB и по новой прошиваем.
- Причиной ошибки загрузки может быть неправильно выбранная плата в “Инструменты/Плата”, а также неправильно выбранный процессор в “Инструменты/Процессор”.
- Если это Arduino Nano – попробуйте оба, Old и не Old.
Предупреждения
Помимо ошибок, по причине которых проект вообще не загрузится в плату и не будет работать, есть ещё предупреждения, которые выводятся оранжевым текстом в чёрной области лога ошибок. Предупреждения могут появиться даже тогда, когда выше лога ошибок появилась надпись “Загрузка завершена“. Это означает, что в прошивке нет несовместимых с жизнью ошибок, она скомпилировалась и загрузилась в плату. Что же тогда означают предупреждения? Чаще всего можно увидеть такие:
- # Pragma message……. – сообщения с директивой Pragma обычно выводят библиотеки, сообщая о своей версии или каких-то настройках. Это даже не предупреждение, а просто вывод текста в лог.
- Недостаточно памяти, программа может работать нестабильно – чуть выше этого предупреждения обычно идёт информация о задействованной памяти. Память устройства можно добивать до 99%, ничего страшного не случится. Это флэш память и во время работы она не изменяется. А вот динамическую память желательно забивать не более 85-90%, иначе реально могут быть непонятные глюки в работе, так как память постоянно “бурлит” во время работы. НО. Это зависит от скетча и в первую очередь от количества локальных переменных. Можно написать такой код, который будет стабильно работать при 99% занятой SRAM памяти.
- Предупреждения о несовместимых типах данных. Компилятор не смог привести один тип к другому и сообщает о потенциальных ошибках в ходе выполнения программы. В большинстве случаев ничего плохого не случится, но лучше найти проблемную строку и помочь компилятору преобразовать тип.
Частые вопросы
- Ардуину можно прошить только один раз? Нет, несколько десятков тысяч раз, всё упирается в ресурс flash памяти. А он довольно большой.
- Как стереть/нужно ли стирать старую прошивку при загрузке новой? Память автоматически очищается при прошивке, старая прошивка автоматически удаляется.
- Можно ли записать две прошивки, чтобы они работали вместе? Нет, при прошивке удаляются абсолютно все старые данные. Из двух прошивок нужно сделать одну, причём так, чтобы не было конфликтов.
- Можно ли “вытащить” прошивку с уже прошитой Ардуины? Теоретически можно, но только в виде нечитаемого машинного кода, в который преобразуется прошивка на С++ при компиляции, т.е. вам это НИКАК не поможет, если вы не имеете диплом по низкоуровневому программированию.
- Зачем это нужно? Например есть у нас прошитый девайс, и мы хотим его “клонировать”. В этом случае да, есть вариант сделать дамп прошивки и загрузить его в другую плату на таком же микроконтроллере.
- Если есть желание почитать код – увы, прошивка считывается в виде бинарного машинного кода, превратить который обратно в читаемый Си-подобный код обычному человеку не под силу
- Вытащить прошивку, выражаясь более научно – сделать дамп прошивки, можно при помощи ISP программатора, об этом можно почитать здесь
- Снять дамп прошивки можно только в том случае, если разработчик не ограничил такую возможность, например записав лок-биты, запрещающие считывание Flash памяти, или вообще отключив SPI шину. Если же разработчик – вы, и есть желание максимально защитить своё устройство от копирования – гуглите про лок-биты и отключение SPI
▶Проекты AlexGyver◀
Все мои проекты имеют одинаковую структуру и устанавливаются/прошиваются одинаково, поэтому вот финальная общая инструкция:
1. Установить Arduino IDE и драйверы, как написано в гайде выше. Если это ваш первый раз – желательно не подключать ничего к новой плате, а загрузить пробную прошивку из гайда и убедиться, что всё загружается и работает. Если после сборки схемы прошивка перестанет загружаться – увы, схема собрана с ошибками и плата уже могла сгореть. Но она работала, мы это проверили =)
- Если проект основан не на стандартной Arduino плате, а например на esp8266, ESP32 , Digispark, lgt8f328 – устанавливаем поддержку этих плат, как описано выше.
2. Скачать архив со страницы проекта. Ссылка всегда одна, она ведёт на прямую загрузку архива с хранилища GitHub. Когда проект обновляется (об этом может быть написано на странице проекта), ссылка на архив остаётся той же, но в нём будут уже какие-то изменённые файлы, добавлены новые версии прошивки и т.д. Все обновления указаны на странице проекта.
3. Распаковать архив. Архив имеет формат .zip, для его распаковки можно использовать встроенные инструменты операционной системы, либо популярный WinRAR. Если не распаковать архив – прошивка откроется неправильно. Я не отличаюсь буйной фантазией и всегда называю папки одинаково, вот что может быть в архиве проекта:
- firmware – прошивки для Arduino
- software – программы для ПК
- libraries – библиотеки
- schemes – схемы
- PCB – gerber файлы печатных плат
- docs – всякие документы
- Android – исходники приложения
- 3Dprint – модели для печати
- processing – программа на Processing
4. Установить библиотеки. К прошивкам моих проектов почти всегда идут библиотеки, необходимые для работы. Библиотеки в проектах часто пересекаются, но рекомендуется ставить именно версию, идущую в архиве с проектом, так как библиотеки обновляются и могут быть несовместимы со старыми проектами.
Содержимое папки libraries из архива помещаем в:
- Документы/Arduino/libraries/
К разным проектам идут разные версии одних и тех же библиотек, они не всегда совместимы. При возникновении ошибок рекомендуется удалить текущие версии и заменить их теми, которые идут в архиве.
5. Открыть скетч (так называется файл с программой). При запуске файла скетча автоматически откроется Arduino IDE. Важно: если в папке со скетчем есть несколько файлов – запускаем любой с логотипом Arduino. Остальные файлы должны подтянуться автоматически и образовать вкладки в окне программы. Если запускать скетч прямо из архива – вкладки не откроются и скомпилировать/загрузить программу будет невозможно.
Вкладки в Arduino IDE6. Выбрать плату и порт. Выбираем в настройках программы соответствующую плату и порт куда она подключена, как в гайде выше. Важные моменты по настройкам самой платы обычно указано в описании конкретного проекта.
- Для проектов на Arduino Nano выбираем Arduino Nano, а также Инструменты\Процессор\ATmega328p (Old Bootloader). Если вам по какой-то причине пришлют платы с новым загрузчиком – прошивка не загрузится (будет минутная загрузка и ошибка), можно попробовать сменить пункт Процессор на ATmega328p
- Для проектов на Wemos выбираем (LOLIN)Wemos D1 R2 & mini
- Для проектов на NodeMCU выбираем NodeMCU 1.0
- В некоторых проектах, например GyverLamp2 (второй версии) для прошивки в esp8266 нужно выбрать плату Generic esp8266, читайте особенности загрузки на странице проекта!
- Для проектов на Digispark порт выбирать не надо, читай инструкцию выше
7. Настроить программу. Очень часто в начале кода моих программ можно встретить блок настроек. Настройки обычно имеют вид
где цифра отвечает за значение настройки, менять нужно только цифру согласно комментарию.
8. Загрузить прошивку. Нажимаем стрелочку в левом верхнем углу окна программы и прошивка загружается. Не загружается? Читаем гайд выше, там описаны все возможные причины.
Загружать прошивку желательно до подключения компонентов, чтобы убедиться в том, что плата рабочая. После сборки можно прошить ещё раз, плата должна спокойно прошиться. В проектах с мощными потребителями в цепи питания платы 5V (адресная светодиодная лента, сервоприводы, моторы и проч.) необходимо подать на схему внешнее питание 5V перед подключением Arduino к компьютеру, потому что USB не обеспечит нужный ток, если потребитель его потребует – это может привести к выгоранию защитного диода на плате Arduino.
9. Если что-то не работает – читай инструкцию, в ней описан каждый шаг и решение всех проблем. Также в самом начале есть видео, где всё показано ещё более подробно.
Заметка для тех, кто не читал инструкцию и получил какую-то ошибку. Вот список самых частых причин: